GN-z11 : La galaxie la plus lointaine découverte à ce jour

Depuis plusieurs années, les télescopes les plus sophistiqués scrutent le ciel profond à la recherche des objets et des phénomènes qui peuvent nous permettre de mieux comprendre l’Univers dans lequel nous vivons.

Grâce à ces recherches, de nombreuses et magnifiques galaxies ont pu être observées avec beaucoup de détails.

Récemment, une équipe de chercheurs a découvert ce qui est pour l’instant la galaxie la plus éloignée jamais observée.

Découverte en 2016 par le télescope spatial Hubble, la galaxie GN-z11 est située à une distance de 13,4 milliards d’années. Ce qui signifie qu’elle est apparue seulement 400 millions d’années après le Big Bang. Le précédent record était détenu jusqu'en 2016 par la galaxie EGSY8p7, âgée d’environ 13,2 milliards d’années-lumière.

La lumière de GN-z11 a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir. Cette découverte est d’autant plus fascinante que cette époque lointaine correspond à l’époque au cours de laquelle sont nées les premières étoiles et les premières galaxies.

Pour l’observer, Hubble a orienté ses capteurs en direction de la constellation de la Grande Ourse:

Vidéo: Hubble

Le fait que GN-z11 ait été découverte relève tout autant de la chance que de l’exploit technique. En effet, sa lumière est si faible, qu’elle ne peut être visible qu’à l’aide d’instrument à infrarouge capable de voir à travers les nombreux nuages de gaz et de poussières qui rendent souvent difficile l’observation du ciel profond, et cela même pour les télescopes les plus perfectionnés.

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Que sait-on de la galaxie GN-z11?

Sa taille

À l’aide d’observations effectuées grâce aux télescopes spatiaux Spitzer et Hubble, les chercheurs ont établi que cette ancienne galaxie est environ 25 fois plus petite que notre Voie lactée et que sa masse équivaut à environ 1% de la masse totale de notre galaxie. Cela fait d’elle une galaxie 100 fois moins massive que la Voie lactée. En revanche, elle produirait des étoiles à un rythme 20 fois plus élevé que ne le fait notre galaxie.

S'éloigne-t-elle toujours plus? 

En prenant en compte la vitesse à laquelle elle s’est éloignée de nous depuis cette époque-là, GN-z11 se situe aujourd’hui à 46 milliards d’années-lumière de la Terre. Nous la voyons donc non seulement comme elle était il y a 13,4 milliards d’années, mais également à la position où elle se trouvait il y a 13,4 milliards d’années. (L’Univers étant en expansion, tous les objets dans l’univers s’éloignent les uns des autres)

À quelle époque de l'Univers s'est-elle formée?

Puisque cette galaxie s’est formée il y a 13,4 milliards d’années, cela signifie qu’elle est apparue à la toute fin de ce qu’on appelle les « Âges Sombres » de l’Univers. C’est une époque où l’Univers était plongé dans l’obscurité et où les atomes avaient perdu leurs électrons suite au Big Bang.

L’Univers était alors plongé dans une obscurité totale. L’espace était occupé par une épaisse couche d’hydrogène et d’hélium. La température ambiante se situait entre 0 et 100 degrés Celsius!

Comment cette galaxie lointaine a-t-elle été découverte?

En raison de son éloignement, la lumière de GN-z11 est si faible qu’elle aurait pu passer inaperçue s’il n’y avait pas eu la rencontre de deux phénomènes qui ont chacun contribué à la rendre visible à nos instruments.

La lumière infrarouge

Pour pouvoir découvrir cette galaxie, il a avant tout fallu avoir recours à des instruments dotés de capteurs de lumière infrarouge. Cette lumière invisible à l’œil nu correspond à une longueur d’onde très étirée.

Le schéma suivant permet du bien illustrer ce phénomène:

Image: Agence spatiale canadienne

En effet, lorsque la lumière quitte la galaxie GN z11 pour venir jusqu’à nous, elle s’étire tout au long de son voyage. Observé par Edwin Hubble, c’est ce décalage qui lui a permis d’établir un lien entre la couleur des galaxies et leur éloignement de la Terre. Cette observation lui avait également permis d’établir que l’Univers était en expansion.

À mesure que l’Univers s’étend, l’espace s’étire et provoque un allongement ou un décalage des ondes vers le rouge. Les astronomes anglo-saxons nomment cela le redshift.

Par conséquent plus une galaxie est éloignée, plus sa lumière devra parcourir de distance pour nous parvenir et plus sa fréquence sera longue et devra être observée à l’aide d’instrument de détection de lumière infrarouge. C’est pour cela que les galaxies les plus éloignées apparaissent toujours rouges sur les clichés.

Enfin, en mesurant le décalage vers le rouge, les astronomes ont pu en déduire le temps et la distance nécessaires qu’il a fallu pour que les photons de lumière provenant de la galaxie parviennent jusqu’à nous.

La lentille gravitationnelle : l’effet grossissant des galaxies

Pour découvrir GN-z11, il a également fallu recourir au phénomène physique connu sous le nom d’anneau d’Einstein. Ce phénomène est extrêmement utile pour observer des objets lointains. Il survient lorsqu’ en observant un objet dans l’espace, son image est magnifiée par des objets massifs situés entre lui et nous.

Les galaxies super massives sont idéales pour générer cet effet. Grâce à elle, on réussit à obtenir un effet de loupe grossissant qui permet de voir des objets lointains qui n’auraient pas été visibles si aucune galaxie massive n’était présente entre elle et nous.

Découvrirons-nous d'autres galaxies encore plus lointaines?

Dans peu de temps, le télescope spatial James-Webb va prendre la relève de Hubble et reprendre là où ce télescope, lancé en 1990, a atteint ses limites techniques.

Avec sa capacité 7 fois plus grande de collecte de lumière, James-Webb sera en mesure de voir plus loin et avec une plus grande précision que n’importe quel autre télescope actuel.

On pourra donc observer des galaxies encore plus lointaines que GN-z11 et comprendre un peu mieux les origines et les mystères entourant la formation des premières galaxies.

Nous espérons que cet article à pu vous éclairer sur cette étonnante galaxie. Vivement le jour où nous pourrons observer des galaxies encore plus éloignées et en découvrir toujours plus sur ce merveilleux univers dans lequel nous vivons.